Beim Feinguss durch das Wachsausschmelzverfahren wird zunächst eine Traube von mehreren Pleuelstangen inkl. Anguss-System als Wachsmodell angefertigt. Anschließend erfolgt die schichtweise Erzeugung einer Keramikform als Hülle des Wachsmodells. Nach dem Ausschmelzen des Wachses kann das flüssige Metall in die Keramikform gegossen werden. Dies geschieht in diesem Beispiel durch Schleuderguss, bei dem insbesondere Zentrifugalkräfte für die Berechnung berücksichtigt werden müssen. Die Simulation beschränkt sich zunächst auf die Formfüllung und Erstarrung einer Pleuelstange. Zusätzlich kann noch eine Simulation des gesamten Systems folgen, durch die man eine Aussage über die optimale Lage und Anordnung der Pleuelstangen in der Traube treffen kann.
Die Geometrie der Pleuelstange liegt in Form eines parametrischen CAD-Volumenmodells vor. Diese Geometrie wird um die Konstruktion eines Angußes erweitert.
Die Pleuelstange mit Anguss wird mit einem FEM-Netzgenerator vernetzt (Abbildung 2). Das Netz besteht aus 350807 Tetraeder-Elementen und 59473 Knoten. Danach erfolgt die Generierung der Keramikschale um die Pleuelstange (Abbildung 3). Die Schale setzt sich aus zwei Schichten zusammen, die eine Gesamtdicke von einem Milimeter besitzen. Die Pleuelstange besteht aus einer Aluminium Legierung. Die Wärmeübergangskoeffizienten sind zeitabhängig und der gesamte Abkühlvorgang wird überwiegend durch Strahlungseffekte beeinflusst.
Die Ergebnisse der Simulation sind in Abbilung 4 dargestellt. Erkennbar sind die zeitliche Formfüllung während des Feingussprozesses sowie die Erstarrung des Metalls. Der Erstarrungszustand (solid fraction) ist an den Farben zu erkennen.
